Analogsignal Skalieren 1.5-2.5V zu 0-3V

NichtSchonWieder schrieb:
> ein Signal zwischen 0...3V erzeugen

warum?

Msd schrieb im Beitrag #5989759:
> Nicht mal die Überschrift im Thread hast du richtig geschissen
> gekriegt... Lass es sein.

Anscheinend werden mehrere Punkte hintereinander automatisch gekürzt. 
Sein lassen? Nö.

Wilhelm schrieb:
> warum?

Für einen 0 - 3.3V ADC. Um ein bisschen Puffer bei höheren Spannungen zu 
lassen dachte ich an 0-3V.

Sebastian R. schrieb:
> Subtrahierer.
>
> Konstante 1.5V abziehen, mit Faktor 3 multiplizieren.

Dafür bräuchte ich allerdings zwei OPs oder kriegt man das elegant mit 
einem gelöst? Tut mir übrigens leid, falls man sich hier über Unwissen 
aufregt. Ich hab keinerlei Erfahrung. Jeder fängt mal an.

NichtSchonWieder schrieb:
> Für einen 0 - 3.3V ADC.

Vielleicht wird es einfacher und genauer, einen ADC mit 2 Bit mehr 
Auflösung zu verwenden und die Rechnung im µC vorzunehmen.

NichtSchonWieder schrieb:
> ich möchte aus einem Analogsignal im Bereich 1.5...2.5V ein Signal
> zwischen 0...3V erzeugen. Meine Idee wäre jetzt mit einem OP so zu
> verstärken, dass die Differenz von 1V zu 3V wird, sprich Faktor 3. Wie
> kriege ich das Signal denn dann um 4.5V auf 0V runter skaliert?

Man kann auch ohne weiteren OpAmp als Subtrahierer beides auf ein mal 
machen, wenn man eine referenzstabile Spannungsquelle hat.

1

           +5V

2

            |

3

           110k

4

            |    

5

1.5..2.5V---(---|+\

6

            |   |  >---+-- 0..3V

7

            +---|-/    |

8

            |          |

9

            +---99k----+          

10

            |

11

           90k

12

            |

13

           GND

Allerdings lefern selbst Rail-To-Rail Opamps nicht exakt 0V wenn sie nur 
mit 0V an GND versorgt werden, sondern je nach Exemplar und Belastung 
0.05V, für exakt 0V braucht man eine negtaive Betriebsspannung als 
Hilfe.

(ich hoffe ich habe richtig gerechnet, das war jetzt im Kopf)

Harald W. schrieb:
> Ja, mit einer einschlägigen Ausbildung. :-)

Dafür ist es bei mir leider zu spät. ;-)

Jörg R. schrieb:
> Aber welchen Vorteil versprichst Du dir davon das Signal so anzupacken?
> Die 1,5V bis 2,5V liegen doch nicht außerhalb von dem was Du messen
> möchtest, bzw. außerhalb von dem was der ADC messen kann.

im Prinzip möchte ich den gesamten Messbereich des ADC nutzen. In 
wiefern das Signal durchs Hochskalierten genauer wird ist ja auch vom IC 
abhängig von dem es kommt. Da hast du recht damit habe ich mich noch 
nicht so viel mit auseinander gesetzt.

Zur Strommessung soll ein ACS712 IC verwendet werden.

Im Datenblatt vom ACS bin ich jetzt auf die exemplarische Schaltung im 
Anhang gestoßen.

So ganz genau weiß ich aber nicht welches Signal da am Ende zum ADC 
rauskommt.

> (ich hoffe ich habe richtig gerechnet, das war jetzt im Kopf)

Sowas komplexes im Kopf? Dann musst du auch jedenfall der echte sein. 
:-)

Fuer alle anderen steht es zum selber nachrechen auch im Opamp for 
Everyone drin. Sollte sowieso jeder kennen....

Olaf

Jörg R. schrieb:
> Ohne jetzt nachzusehen...liefert der nicht 0V bis 5V?
> 2,5V (Vcc/2) wenn kein Strom fließt?

Laut Datenblatt liefert er 2.5 bis 3.5V bei 0-5A und 2.5 bis 1.5V bei 0 
bis -5A. Die Idee ist ihn verkehrt herum anzuschließen. Dann wäre man im 
oben beschriebenen Bereich.

NichtSchonWieder schrieb:
> So ganz genau weiß ich aber nicht welches Signal da am Ende zum ADC
> rauskommt.

Ein digitales :-)

Der ACS arbeitet ratiometrisch zur Versorgungsspannung, der OpAmp und 
ADC sollte das also auch tun. Da passt obige Schaltung schon ganz gut, 
allerdings frage ich mich wie du auf einen 3V Bereich kommst, der ACS 
arbeitet nicht mir 3V sondern will 5V, und er liefert Wechselspannung 
wenn auch Wechselstrom durch ihn fliesst.

Hast du überhaupt Wechselspannung ?

Der primitive Gleichrichter im Datenblatt bringt einen massiven 
temperaturabhängigen Fehler, wenn man also wirklich Wechselspannung 
messen will und die positive Hüllkurve bilden will sollte man einen 
Präzisionsgleichrichter mit OpAmp benutzen, der dann aber nur 
VCC/2..VCC/2+1V liefern wird, und dessen Output ggf. verstärken.

MaWin schrieb:
> Ein digitales :-)
>
> Der ACS arbeitet ratiometrisch zur Versorgungsspannung, der OpAmp und
> ADC sollte das also auch tun. Da passt obige Schaltung schon ganz gut,
> allerdings frage ich mich wie du auf einen 3V Bereich kommst, der ACS
> arbeitet nicht mir 3V sondern will 5V, und er liefert Wechselspannung
> wenn auch Wechselstrom durch ihn fliesst.

Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill und ein Shunt tut's 
vielleicht besser?
gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC.

Yalu X. schrieb:
> Aus dem Datenblatt des ACS712:

Ai da hatte ich wohl noch ein altes Datenblatt. Wie ich das sehe, sollte 
der ACS723
Laut Datenblatt macht der 400 mV/A und hat einen Zero-Current-Wert von 
Vcc/2 also 2.5V. Das wären dann ja bei Viout-Werte von 0.5 ... 4.5V.

Deine Rechnungen würden dann also nicht mehr passen. Ich muss mir 
nachher in Ruhe die OP-Schaltung angucken. So genau steige ich noch 
nicht dahinter aber schonmal vielen Dank dafür. Auch an MaWin!

Yalu X. schrieb:
> Im Anhang noch eine Dimensionierung für Uref=3,3V, was evtl. eher als
> 5,0V verfügbar ist.

Spricht etwas dagegen die 5V Versorgungsspannung als Uref zu verwenden?

NichtSchonWieder schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>> Aus dem Datenblatt des ACS712:
>
> Ai da hatte ich wohl noch ein altes Datenblatt. Wie ich das sehe, sollte
> der ACS723
> Laut Datenblatt macht der 400 mV/A und hat einen Zero-Current-Wert von
> Vcc/2 also 2.5V. Das wären dann ja bei Viout-Werte von 0.5 ... 4.5V.
>
> Deine Rechnungen würden dann also nicht mehr passen. Ich muss mir
> nachher in Ruhe die OP-Schaltung angucken. So genau steige ich noch
> nicht dahinter aber schonmal vielen Dank dafür. Auch an MaWin!

Der ACS723 sollte es auch tun wollte ich sagen... tut mir leid, bin 
gerade auf dem Sprung.

Yalu X. schrieb:
> Nein, jede Referenzspannung von 2,25V (bzw. dem Fixpunkt der gewünschten
> Übertragungsfunktion des Verstärkers) an aufwärts ist gut. Ich dachte
> nur, weil dein ADC von 0 bis 3,3V geht, hättest du vielleicht keine
> höhere Spannung, die als Referenz dienen kann.
>
> PS: Wenn die die (bzw. eine) Versorgungsspannung als Referenz nutzt,
> sollte sie natürlich ausreichend frei von Störungen sein, sonst hast du
> diese auch auf deinem Messsignal.

Alles klar! Die 5V benötige ich ohnehin um den ACS mit Strom zu 
versorgen.

Vielen Dank für deine Hilfe.

NichtSchonWieder schrieb:
> Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill

Na dann ist ja gut, dann brauchst du die rudimentäre und fehlerhafte 
Gleichrichterschaltung nicht.

> und ein Shunt tut's vielleicht besser?

Ein shunt ist natürlich immer besser, d.h. genauer als ein Hallsensor,
aber eben nicht galvanisch getrennt und mit höheren Spannungsabfall.

NichtSchonWieder schrieb:
> Spricht etwas dagegen die 5V Versorgungsspannung als Uref zu verwenden?

Wenn auch der OpAmp und der ADC sie als Refernz nutzen ? Nein, sie muss 
halt nur während der Messung konstant bleiben.

Ich habe mal versucht die Schaltung von Yalu vom 01.10.2019 um 14:35 Uhr 
zu Fuß nachzurechnen:

R1+3 parallel = 15k

v = 1+R2/15k
v = 3

R2+3 parallel = 18,3k

R1+18,3k = 40,3k

Uref gesamt an 40,3k = 3,3Volt

Uref an 18,3k = 1,5Volt = Minuseingang OPV

Wenn ich das so mit den ermittelten Widerstandswerten von Yalu rückwärts 
rechne, komme ich auch auf die Spannungswerte die Yalu mit seiner 
Simulation ermittelt hat.

Was ich an MaWin gut finde ist, dass er das alles bereits überschlägig 
im Kopf lösen konnte ?

Harald W. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>
>>> gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC.
>>
>> Da gibts nach wie vor den einfach zu verwendenden Stromwandler von VAC:
>>
> 
https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070
>>
>> Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A
>> konfigurierbar.
>
> Hmm, Genauigkeit 0,7%. Wenn einem das reicht, ist das Preis/leistungs-
> verhältnis natürlich unschlagbar.


Im Vergleich zum ACS723 oder 712 ist die Genauigkeit sogar einiges 
besser - das liegt auch am anderen Messprinzip.

Die externe Beschaltung ist aber fast die gleiche, d.h. die Skalieren 
der Spannung hat man genau so, nur das man eine von der Versorgung 
getrennte Referenz hat und das Ausgangssignal absolut ist und nicht 
ratiometrisch.

Matthias S. schrieb:
> Da gibts nach wie vor den einfach zu verwendenden Stromwandler von VAC:
> 
https://www.pollin.de/p/aktiver-stromsensor-vacuumschmelze-t60404-n4646-x66282-15-a-5-v-180070
>
> Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A
> konfigurierbar.

Der klingt tatsächlich sehr gut. Vor allem weil ich bisher den ACS723 
nirgends also einzelnen IC zum kaufen gefunden habe. (Außnahme 
Aliexpress 58€ 10 Stk)

Matthias S. schrieb:
> Liefert seine Referenzspannung gleich mit und ist auf 5,10 oder 15A
> konfigurierbar.

Die Beschaltung im Datenblatt verstehe ich allerdings nicht so ganz. 
Wenn ich einen Nennstrom von 5A messen möchte, muss ja laut Datenblatt 
ein Übersetzungsverhältnis von 3:2000 konfiguriert werden. Mir wird aber 
nicht so wirklich klar, wie genau das passiert? Finde im Netz auch keine 
Beispielschaltung. Wäre super, wenn du eine hättest :)


Ich überlege im Moment was sinnvoller ist. Den ACS723 ohne OP zu 
verwenden (der hat bei 0-5A eine Ausgangsspannungsdifferenz von 2V, also 
bei einem 12 Bit Wandler eine Schrittweite von in etwa 2mA) oder den von 
dir vorgeschlagenen Wandler mit Skalierung mittels OP (einen OP eines 
LM358 hätte ich eh noch frei).  Generell sollte der Strom auf mindestens 
10mA genau gemessen werden. Da wird das mit dem ACS ja schon passen 
oder?

NichtSchonWieder schrieb:
> Ich will DC messen. Ist da ein ACS ein Overkill und ein Shunt tut's
> vielleicht besser?
> gemessen sollen max. 5A bei 0-50V DC.

Warum sagst du das nicht gleich im Eröffnungspost?

Jasmin Buchholz schrieb:
> Ich habe mal versucht die Schaltung von Yalu vom 01.10.2019 um 14:35 Uhr
> zu Fuß nachzurechnen:

Den ganzen zusätzlichen Offset-Kram kann man sich eventuell sparen, wenn 
man direkt einen INA240 verwendet. Der arbeitet bis 80V.

Matthias S. schrieb:
> Naja, mir hat das Datenblatt gereicht. Das Dings hat 3 Windungen für die
> Strommessung. Am empfindlichsten (5A) ist die Reihenschaltung aller
> drei. Für 7,5A werden 2 Windungen benutzt (und die dritte parallel zu
> einer der beiden anderen) und für 15A schaltet man die 3 Windungen alle
> parallel. Das steht unter 'Beschaltungsmöglichkeiten'.


Ah, okay. Das bedeutet Pin 1 bis 6 müssen je nach Anwendungsfall wie 
oben beschrieben verbunden werden.

> An AREF liegt die Referenz und damit ist die Differenz zwischen OUT und
> AREF null Volt bei 0A Strom.

Sprich bei 0A liegen (wenn Vref unbelegt ist) die 2,5V aus der internen 
Referenzspannung an und bei 5A würden 3,25V anliegen?

Wolfgang schrieb:
> Warum sagst du das nicht gleich im Eröffnungspost?

Das hast du recht, das hätte ich wohl besser tun sollen!

Matthias S. schrieb:
> Bei der Beschaltung für 5A sollten 2,5+0,625 = 3,125V am Ausgang liegen.
> Das steht aber auch so im Datenblatt.

Ja genau, hatte lediglich eine 1 vergessen.